本發(fā)明涉及反應(yīng)堆中子物理計算，具體涉及一種中子物理計算模型的快速建模方法。

背景技術(shù)：

1、在核反應(yīng)堆的設(shè)計和運行過程中，中子物理計算是確保反應(yīng)堆安全性和可靠性的第一環(huán)。傳統(tǒng)的中子物理計算通常采用構(gòu)造實體幾何技術(shù)(constructive?solidgeometry，csg)來生成計算模型，其是一種計算機圖形學(xué)技術(shù)，通過基本幾何體(如立方體、球體、圓柱體等)的布爾運算(如并集、交集、差集)來構(gòu)造復(fù)雜的三維幾何模型，適用于生成幾何簡單、線性化程度高的中子物理計算模型。隨著核能技術(shù)的發(fā)展，尤其是對第四代反應(yīng)堆、小型模塊化反應(yīng)堆、聚變堆的研究和應(yīng)用需求，各類研究堆、零功率反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，以結(jié)構(gòu)幾何體數(shù)量大幅增加、非線性曲面增多、結(jié)構(gòu)內(nèi)真空隙的數(shù)量增加且形狀多變、中子物理材料數(shù)量增加為特征。此外，先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計要求模型能夠應(yīng)對更加復(fù)雜的工況和物理現(xiàn)象，例如多物理場耦合效應(yīng)。采用csg技術(shù)生成這類復(fù)雜幾何將導(dǎo)致大量的時間和資源消耗，且難以分析多物理場耦合中結(jié)構(gòu)變化對中子物理造成的影響。因此，開發(fā)一種顯著縮短建模時間的快速建模方法，成為當(dāng)前核反應(yīng)堆中子物理計算應(yīng)用的一個重要方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種中子物理計算模型的快速建模方法，針對中子物理計算區(qū)域的復(fù)雜幾何，通過幾何建模軟件直接構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)，將幾何結(jié)構(gòu)與中子物理計算區(qū)域的材料進(jìn)行關(guān)聯(lián)，生成通用三維圖像數(shù)據(jù)文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件，進(jìn)而構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型，進(jìn)行中子物理計算。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)中子物理計算采用的構(gòu)造實體幾何技術(shù)針對復(fù)雜幾何導(dǎo)致的大量時間和資源消耗，且難以分析多物理場耦合中結(jié)構(gòu)變化對中子物理造成的影響的問題，為先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計分析提供方法支撐。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種中子物理計算模型的快速建模方法，針對中子物理計算區(qū)域的復(fù)雜幾何，通過幾何建模軟件直接構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)，將幾何結(jié)構(gòu)與中子物理計算區(qū)域的材料進(jìn)行關(guān)聯(lián)，生成通用三維圖像數(shù)據(jù)文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件，進(jìn)而構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型，進(jìn)行中子物理計算；

4、具體包括如下步驟：

5、步驟1：確定中子物理計算區(qū)域的材料：確定整個中子物理計算區(qū)域所用到的全部材料，根據(jù)各材料的原子組成建立各材料相應(yīng)的中子物理截面，并為每種材料進(jìn)行命名和編號；

6、步驟2：構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)：通過幾何建模軟件，建立中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)，并將幾何結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為通用三維圖像數(shù)據(jù)，具體分為以下步驟：

7、步驟2-1：使用幾何建模軟件建立中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)，幾何結(jié)構(gòu)的各區(qū)域根據(jù)步驟1確定的材料進(jìn)行劃分；

8、步驟2-2：建立一個與步驟2-1得到的幾何結(jié)構(gòu)外輪廓完全相同的實心幾何體，利用幾何建模軟件的布爾運算功能在實心幾何體中切除步驟2-1得到的幾何結(jié)構(gòu)，得到幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)的真空區(qū)域；

9、步驟2-3：將步驟2-2得到的真空區(qū)域添加在步驟2-1得到的幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)，使用幾何建模軟件將添加了真空區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)另存為通用三維圖像數(shù)據(jù)文件；

10、步驟3：關(guān)聯(lián)中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)和材料：使用幾何建模軟件打開步驟2-3得到的三維圖像數(shù)據(jù)文件，根據(jù)材料對各部分幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名，名稱與步驟1所述的材料名稱相同，實現(xiàn)中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)和材料的關(guān)聯(lián)，得到關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件；

11、步驟4：構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型：通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將步驟3得到的關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件，進(jìn)而構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型，具體分為以下步驟：

12、步驟4-1：按照中子物理計算軟件中所使用的中子物理計算模型的數(shù)據(jù)格式，使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將步驟3得到的關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件；

13、步驟4-2：將步驟1中確定的中子物理計算區(qū)域材料及其命名、編號、中子物理截面導(dǎo)入中子物理計算軟件；

14、步驟4-3：將中子物理計算模型文件導(dǎo)入中子物理計算軟件，設(shè)置邊界條件，構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型；

15、步驟5：將步驟4構(gòu)建的中子物理計算區(qū)域的專用模型導(dǎo)入中子物理計算軟件，設(shè)置中子物理學(xué)參數(shù)，進(jìn)行中子物理計算。

16、本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果：

17、1.在步驟2構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)的過程中，通過幾何建模軟件直接建立中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)建模過程中通過基本幾何體進(jìn)行繁瑣的布爾運算構(gòu)建幾何結(jié)構(gòu)的過程，且無需進(jìn)行幾何簡化；

18、2.在步驟2中將中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為通用三維圖像數(shù)據(jù)文件，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和讀寫方式具有標(biāo)準(zhǔn)形式，可通過對腳本文件實施修改，

19、進(jìn)而實現(xiàn)分析多物理場耦合中結(jié)構(gòu)變化對中子物理造成的影響；

20、已經(jīng)通過實驗證明，本發(fā)明方法能夠針對先進(jìn)小型反應(yīng)堆進(jìn)行快速建模和計算，具有建模過程簡單、無需幾何簡化的特點。本發(fā)明方法操作簡單，適用范圍廣，對于任意幾何形狀的反應(yīng)堆中子物理計算均可實現(xiàn)，有助于用戶根據(jù)自身需求進(jìn)行選擇。

技術(shù)特征：

1.一種中子物理計算模型的快速建模方法，其特征在于：針對中子物理計算區(qū)域的復(fù)雜幾何，通過幾何建模軟件直接構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)，將幾何結(jié)構(gòu)與中子物理計算區(qū)域的材料進(jìn)行關(guān)聯(lián)，生成通用三維圖像數(shù)據(jù)文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件，進(jìn)而構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型，進(jìn)行中子物理計算；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種中子物理計算模型的快速建模方法，步驟如下：1、確定中子物理計算區(qū)域的材料；2、構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)；3、關(guān)聯(lián)中子物理計算區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)和材料；4、構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型；5、設(shè)置中子物理學(xué)參數(shù)，進(jìn)行中子物理計算。本發(fā)明通過幾何建模軟件直接構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)并與中子物理計算區(qū)域的材料關(guān)聯(lián)，生成通用三維圖像數(shù)據(jù)文件，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，將關(guān)聯(lián)后的三維圖像數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為中子物理計算模型文件，進(jìn)而構(gòu)建中子物理計算區(qū)域的專用模型，進(jìn)行中子物理計算。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)中子物理計算針對復(fù)雜幾何消耗大量時間和資源，且難以分析多物理場耦合中結(jié)構(gòu)變化對中子物理造成的影響的問題，為先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計分析提供方法支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：王成龍,張澤秦,張智鵬,秋穗正,蘇光輝,田文喜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19